CN211800083U - 气液混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够产生均匀的微细气泡的气液混合装置。本装置是在供液体通过的主通路(5)设有节流部(6)和圆锥部(10)的文丘里构造的气液混合装置(A)，其中，节流部包括第1节流部(61)和第2节流部(62)，包括：气体混入路(9)，其用于相对于节流部从切线方向引入气体；以及突状部(11)，其设于形成主通路的内壁的比气体混入路靠下游侧的位置，沿主通路的中心轴线方向延伸。优选的是，上述突状部设于形成圆锥部的内壁，并且形成为从该内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而变高。

Description

气液混合装置

技术领域

本实用新型涉及一种气液混合装置，更详细而言，涉及一种用于产生微细气泡的气液混合装置。

背景技术

微细气泡通过增加气液界面而能够高效率地使溶解氧量上升，具有分解化学物质的压坏现象、负离子的产生等特性，已经在养殖、净化、清洗等各种各样的领域中得到利用，大多利用产生均匀且微细的气泡的文丘里构造的气液混合装置。

作为产生微细气泡的文丘里构造的气液混合装置，提出了如下技术：将多个构件相连而形成主通路内部成为负压状态的主通路的节流部，在其各接合面设置细微的槽形状的气体导入部位而混入细微的气体，并且通过在气体导入部的下游侧形成破碎用的槽而增加气体与流动的液体的接触面积，通过与水流碰撞而使气泡破碎，产生微细的气泡(专利文献1)。

另外，提出了如下技术：在气液混合后的液体主通路的节流部下游，在主通路中心设置螺旋形状的螺旋桨型的叶栅，在其外环设置与主通路中心的叶栅反向旋绕的螺旋形状的叶栅，将液体主通路的液流分割为两层，使其分别旋转、碰撞而破碎，产生微细的气泡(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-23513号公报

专利文献2：日本特开2007-21343号公报

实用新型内容

实用新型要解决的问题

在文丘里构造中能够混合气体的量由流动的液体的主通路的压力与节流部的压力的变化量支配。因此，能够混入的气体量由压力差决定。另外，由于仅混入的气体不会成为微细气泡，因此提出了产生微细气泡的各种各样的技术。

在专利文献1中，将在喷嘴构件形成为多层的空气导入喷嘴相连，使吸引到在流水通路中流动的液体中的气体每次少量地混入。通过较浅地刻设空气吸引用的槽，并且在流动方向上设置与空气吸引用的槽连接的气泡破碎用的槽，来增加气体与流动的液体的接触面积，通过与水流碰撞而产生微细的气泡。然而，被破碎用的槽剪断的水流能量在涡流被加速之前，在较浅地刻设有槽的一个接合面能够吸引作为微细的气泡的量受到限制，因此为了混合所需量的气体，需要具备多个构件，零件个数变多。

另外，专利文献2通过在筒状的壳体内设置不同的旋转方向的叶栅，利用叶栅抑制液体并使其旋转。因此，加压后的液体通过叶栅时的压力损耗变大，能够混入的空气量变少。在小流量下无法产生微细的气泡，另外，螺旋桨型的叶栅的制作复杂，装置昂贵。

本实用新型用于解决上述的课题，其目的在于提供一种能够低成本地制造并且能够产生均匀的微细气泡的气液混合装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，技术方案1所述的实用新型是在供液体通过的主通路设有节流部和与该节流部的下游侧相连且朝向下游侧扩径的圆锥部的文丘里构造的气液混合装置，其要旨在于，所述节流部包括：第1节流部，其沿着所述主通路的中心轴线方向具有同样的内径；以及第2节流部，其与所述第1节流部的下游侧相连，并且，沿着所述主通路的中心轴线方向具有同样的内径，该第2节流部的内径比所述第1节流部的内径大，该气液混合装置包括：气体混入路，其用于相对于所述节流部从切线方向引入气体；以及突状部，其设于形成所述主通路的内壁的比所述气体混入路靠下游侧的位置，沿所述主通路的中心轴线方向延伸。

技术方案2所述的实用新型在技术方案1所述的实用新型的基础上，其要旨在于，所述突状部设于形成所述圆锥部的内壁，并且形成为从该内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而变高。

技术方案3所述的实用新型在技术方案1或2所述的实用新型的基础上，其要旨在于，所述突状部设于形成所述主通路的内壁的比所述圆锥部靠下游侧的位置。

技术方案4所述的实用新型在技术方案1～3中任一项所述的实用新型的基础上，其要旨在于，所述主通路在第1构件和接合于该第1构件的第2构件的范围内形成，所述第1节流部形成为在所述第1构件的相对于所述第2构件接合的接合面侧开口，所述第2节流部形成为在所述第2构件的相对于所述第1构件接合的接合面侧开口，所述气体混入路在所述第1构件的相对于所述第2构件接合的接合面侧形成为槽状。

技术方案5所述的实用新型在技术方案1～4中任一项所述的实用新型的基础上，其要旨在于，该气液混合装置具备沿着绕所述主通路的中心轴线的圆周的、呈长孔形状的排出口。

实用新型的效果

根据本实用新型的气液混合装置，包括：气体混入路，其用于相对于节流部从切线方向引入气体；以及突状部，其设于形成主通路的内壁的比气体混入路靠下游侧的位置，沿主通路的中心轴线方向延伸。由此，在基于文丘里构造的零件结构中，通过将气体从切线方向混入主通路的压力的变化量最大且能够最大程度地引入气体的节流部，从而能够使在主通路中流动的液体成为气液混合后的旋转速度较快的涡流。该气液混合后的主涡流随着向流动方向前进而沿着圆锥部的内壁被离心力进一步加速。该加速后的主涡流与突状部碰撞，从而引起气泡破碎，并且由主涡流产生副涡流，与主涡流碰撞而进一步激烈地进行气泡破碎。其结果，能够产生均匀的微细气泡。

另外，所述突状部设于形成所述圆锥部的内壁，并且形成为从该内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而变高，在该情况下，通过在圆锥部的上游侧将突状部设定得较低，从而能够使主涡流不受阻力地冲向下游而有效地加速。并且，通过在圆锥部的下游侧将突状部设定得较高，能够有效地利用碰撞进行气泡破碎。

另外，在所述突状部设于形成所述主通路的内壁的比所述圆锥部靠下游侧的位置的情况下，在圆锥部充分加速了的主涡流与突状部碰撞，从而有效地进行气泡破碎。

另外，所述主通路在第1构件和第2构件的范围内形成，所述第1节流部形成为在所述第1构件的相对于所述第2构件接合的接合面侧开口，所述第2节流部形成为在所述第2构件的相对于所述第1构件接合的接合面侧开口，所述气体混入路在所述第1构件的接合面侧形成为槽状，在该情况下，能够形成与第2构件的端面的圆形状的主通路(即，第2节流部)的最大直径的切线位置连接的气体混入路，该第2构件的端面的圆形状的主通路形成为比第1构件的端面的主通路(即，第1节流部)大。

像这样，若混入气体的位置是在主通路中旋转的最大直径的切线位置，则涡流的能量变大，能够利用该涡流的能量均匀地产生细微的气泡。

并且，能够使气体从最适于旋转方向的方向混入到在主通路中流动的液体从第1节流部释放时难以流入的流域中。因此，在被在主通路中流动的液体吸引时，能够将气体从液体的行进方向和相对于主通路的切线方向合起来的方向混入，能够降低在混入到流动的液体中时产生的液体能量的损耗。

并且，在具备沿着绕所述主通路的中心轴线的圆周的、呈长孔形状的排出口的情况下，使不成为涡流的主通路的中心轴线周边的流体即中心流与沿着圆锥部的内壁被加速后的涡流碰撞，能够从排出口排出更微细且均匀的微细气泡的气液。

附图说明

关于本实用新型，列举本实用新型的典型性的实施方式的非限定性的例子，参照言及的多个附图并按照以下的详细的描述进一步进行说明，同样的附图标记在附图中的若干图中表示同样的零件。

图1是实施例的气液混合装置的纵剖视图。

图2是图1的II-II线剖视放大图。

图3是图1的III-III线剖视放大图。

图4是图1的主要部分放大图。

图5是构成上述气液混合装置的第2构件的纵剖视图。

图6是图1的VI-VI线剖视放大图。

图7是用于说明另一形态的突状部的说明图。

图8是用于说明又一形态的突状部的说明图。

图9是图1的IX向视放大图。

图10是将上述气液混合装置的下游端侧的局部剖开而得到的立体图。

图11是用于说明另一形态的气液混合装置的说明图，(a)表示气液混合装置的纵截面，(b)表示b-b线截面。

附图标记说明

1：第1构件，2：第2构件，3：第3构件，4：主通路入口，5：主通路，6：节流部，61：第1节流部，62：第2节流部，6a：涡流，7：气体入口，8：气体吸入室，9：气体混入路，9a：混入气体，10：圆锥部，10a：主涡流，11：突状部，11a：副涡流，13：排出室，13a：中心流，14：排出口，16：主体，101：圆锥角度，102：角度，A：气液混合装置。

具体实施方式

在此示出的事项是例示性的并且用于例示性地说明本实用新型的实施方式，其以提供一种能够最有效且容易地理解本实用新型的原理和概念性的特征的说明为目的进行记述。在这一点上，并非意图在为了本实用新型的根本理解所需的程度以上示出本实用新型的构造的详细内容，而是通过与附图相结合的说明，使本领域技术人员清楚本实用新型的几个形态实际上是如何具体化的。

本实施方式的气液混合装置是在供液体通过的主通路(5)设有节流部(6)和与该节流部的下游侧相连且朝向下游侧扩径的圆锥部(10)的文丘里构造的气液混合装置(A)，其中，节流部(6)包括：第1节流部(61)，其沿着主通路(5)的中心轴线方向具有同样的内径；以及第2节流部(62)，其与第1节流部(61)的下游侧相连，并且，沿着主通路(5)的中心轴线方向具有同样的内径，该第2节流部(62)的内径比第1节流部(61)的内径大，该气液混合装置包括：气体混入路(9)，其用于相对于节流部(6)从切线方向引入气体；以及突状部(11)，其设于形成主通路(5)的内壁的比气体混入路(9)靠下游侧的位置，沿主通路(5)的中心轴线方向延伸(例如，参照图1和图11等)。由此，利用从气体混入路(9)混入的混入气体(9a)，于在主通路(5)中流动的液体产生涡流(6a)(例如，参照图2等)。而且，涡流(6a)随着沿流动方向前进，产生沿着圆锥部(10)的内壁在离心力的作用下加速的主涡流(10a)，并且通过设置突状部(11)而产生副涡流(11a)(例如，参照图6等)。

另外，上述气体混入路(9)的形状、大小、配置部位、个数等根据液体的流量等适当选择。另外，上述突状部(11)的形状、大小、配置部位、个数等根据液体的流量等适当选择。

作为本实施方式的气液混合装置，可举出如下形态(例如，参照图5和图7等)：上述突状部(11)设于形成圆锥部(10)的内壁，并且形成为自该内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而变高。

在上述形态的情况下，例如，上述突状部(11)能够在整个长度方向上形成为，从圆锥部(10)的内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而逐渐变高(例如，参照图5等)。另外，例如，上述突状部(11)能够包括：渐变部(18a)，其从圆锥部(10)的内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而逐渐变高；以及恒定高度部(18b)，其与渐变部(18a)的下游侧相连，且突出高度相同(例如，参照图7等)。

作为本实施方式的气液混合装置，例如可举出如下形态：上述突状部(11)设于形成主通路(5)的内壁的比圆锥部(10)靠下游侧的位置(例如，参照图11等)。

作为本实施方式的气液混合装置，例如可举出如下形态(例如，参照图4等)：上述主通路(5)在第1构件(1)和接合于第1构件(1)的第2构件(2)的范围内形成，第1节流部(61)形成为在第1构件(1)的相对于第2构件(2)接合的接合面侧开口，第2节流部(62)形成为在第2构件(2)的相对于第1构件(1)接合的接合面侧开口，气体混入路(9)在第1构件(1)的相对于第2构件(2)接合的接合面侧形成为槽状。由此，能够在第2构件(2)的主通路(5)(即，第2节流部(62))的切线位置将来自气体混入路(9)的气体混入，能够使其也沿液体的流动方向前进。

作为本实施方式的气液混合装置，例如可举出如下形态(例如，参照图9和图10等)：具备沿着绕上述主通路(5)的中心轴线的圆周的、呈长孔形状的排出口(14)。由此，能够使不成为涡流的主通路(5)的中心轴线周边的流体(13a)与加速后的涡流(10a)碰撞。另外，上述排出口(14)的大小、个数、配置部位等根据排出量等适当选择。

另外，在上述实施方式中记载的各结构的括弧内的附图标记表示与后述实施例所记载的具体的结构的对应关系。

[实施例]

以下，使用附图，基于实施例具体说明本实用新型。

如图1所示，本实施例的气液混合装置A具备形成有供液体通过的主通路5的主体16。该主体16包括同轴连接的第1构件1、第2构件2以及第3构件3。该第1构件1、第2构件2、第3构件3由金属或者树脂等材料形成为筒状。该第1构件1通过螺纹紧固等方式接合于第2构件2的一轴端侧。另外，第3构件3通过螺纹紧固等方式接合于第2构件2的另一轴端侧。并且，在主通路5设有节流部6和与节流部6的下游侧相连且朝向下游侧扩径的圆锥部10。由此，气液混合装置A具备文丘里构造。并且，节流部6包括：第1节流部61，其沿着主通路5的中心轴线方向具有同样的内径；以及第2节流部62，其与第1节流部61的下游侧相连，并且，沿着主通路5的中心轴线方向具有同样的内径，该第2节流部62的内径比第1节流部61的内径大。

在第1构件1形成有主通路入口4和与该主通路入口4的下游侧相连的第1节流部61。另外，在第1构件1形成有用于向主通路5(具体而言，第1构件1和第2构件2的连接部分)混入气体的气体入口7、气体吸入室8以及气体混入路9。该气体混入路9沿绕主通路5的中心轴线的圆周上的切线方向连接，以使气体从切线方向向节流部6(例如，第1节流部61的下游端侧和/或第2节流部62的上游端侧)混入。

在第1构件1中，第1节流部61的截面积形成得比主通路入口4的截面积小。从主通路入口4流入的液体通过第1节流部61。此时，利用文丘里构造，第1节流部61内部的液体成为高速的流体，成为负压状态。在该负压状态下的第1节流部61的下游形成有由第1构件1和第2构件2形成的气体混入路9，在以该负压状态通过气体混入路9时，通过了与外部空气相连的气体吸入室8的气体从气体混入路9混入。

在此，如图2所示，通过利用相对于主通路5的中心轴线沿切线方向形成的气体混入路9使混入气体9a混入，能够由在主通路5的中心轴线方向上整流的液体变成气液混合后的主通路5的中心轴线的涡流6a。另外，在该旋转的作用下，气体被剪断，但在该阶段，残留有粒径较大的气泡，不均匀。

另外，通过在主通路5的外环形成气体吸入室8，能够将相对于主通路5的中心轴线沿切线方向形成的气体混入路9从任何方向与主通路5连接，能够在1个部位形成连接气体吸入室8和外部空气的气体入口7。

如图3所示，将气体混入路9在第1构件1的相对于第2构件2接合的接合面形成为槽形状，如图4所示，将第2构件2的端面的主通路5的第2节流部62形成得比第1构件1的端面的主通路5的第1节流部61仅大气体混入路9的宽度的量，从而能够抑制流速的降低而最大程度地将气体混入，并且能够将相对于主通路5的中心轴线沿切线方向设置的气体混入路9连接在第2构件2的端面的圆形状的主通路5(即，第2节流部62)的最大直径的切线位置。

在主通路5的节流部6流动的液体在通过第1构件1与第2构件2的接合面时，从第1构件1的接合面的第1节流部61的截面变化为比第1构件1的接合面的第1节流部61的截面大的第2构件2的上游的第2节流部62的截面。此时，在主通路5的内部，在第2构件2的端面的圆周部、即连接有气体混入路9的切线部分附近形成液体难以流入的流域R(参照图4)。通过使气体流入该流域R，能够使气体沿着在主通路5中流动的液体的流动混入液体中。

像这样，能够将气体从相对于主通路5的中心轴线的切线方向和沿着在主通路5中流动的液体的流动的方向合起来的方向混入，能够使整流的液体成为高效地气液混合后的主通路5的中心轴线的涡流6a。

另外，通过将气体混入路9在第1构件1的接合面形成为槽形状，能够在制作构件时从液体的流动轴线方向进行加工。因此，由于能够以一体的构件制作气体混入路9和形成于主通路5的外侧的环状的气体吸入室8，因此成本低。

如图5和图6所示，在第2构件2形成有第2节流部62、与第2节流部62的下游侧相连的圆锥部10以及在形成该圆锥部10的内壁突出设置的多个(在图6中为4个)突状部11。在第2构件2中，圆锥部10以主通路5的截面随着沿流动方向前进而变大的方式相对于主通路5的中心轴线以圆锥角度101形成。因此，来自节流部6的气液混合后的涡流6a越是沿着圆锥部10的内壁向流动方向前进，越是被离心力加速而成为涡流10a(参照图6)。另外，在本实施例中，例示出通过线放电加工形成的第2节流部62、圆锥部10以及突状部11。

多个突状部11形成为沿主通路5的中心轴线方向延伸的板状。该各突状部11在沿着第2构件2的主通路5的中心轴线的纵截面中在圆锥部10的长度方向的大致总长的范围延伸。另外，各突状部11的突出端缘相对于主通路5的中心轴线的倾斜角度被设为比圆锥部10的内壁相对于主通路5的中心轴线的倾斜角度小的值。另外，各突状部11形成为，在整个长度方向上，从圆锥部10的内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而逐渐变高。

多个突状部11绕圆锥部10的中心轴线以等间距的角度间隔配置。多个突状部11中的相对的一对突状部11的突出端缘所成的角度102被设为比圆锥部10所成的圆锥角度101小的值。在加速前的圆锥部10的上游部，由于突状部11较低，因此主涡流6a不受阻力地冲向下游而加速，在进一步加速的涡流10a的圆锥部10的下游部，由于突状部11较高，因此因激烈的碰撞导致气泡破碎，并且产生副涡流11a，通过与主涡流10a碰撞而使气泡破碎更激烈地进行。

在此，在本实施例中，例示了从圆锥部10的内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而逐渐变高的突状部11，但并不限定于此，例如，如图7所示，突状部11能够包括：渐变部18a，其从圆锥部10的内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而逐渐变高；以及恒定高度部18b，其与渐变部18a的下游侧相连且突出高度相同。在该情况下，恒定高度部18b的起点(上游端)与圆锥部10的内壁的起点(上游端)不同。另外，用于形成突状部11的角度和起点、突状部根数能够根据液体流量和空气量来设定。

另外，在本实施例中，在突状部11的突出端侧具有角，从而能够利用空蚀使通过角的气液产生微细气泡。但是，例如，如图8所示，也可以设为在突状部11的突出端侧不具有角的圆弧形状。在该情况下，能抑制突状部11和涡流10a的碰撞声。

如图9和图10所示，第3构件3形成为有底筒状。该第3构件3在其与第2构件2之间形成排出室13。另外，在第3构件3的底面侧形成有沿着绕主通路5的中心轴线的圆周的、呈长孔形状的排出口14。该排出口14绕主通路5的中心轴线以等间距的角度间隔配置有多个(在图9中为3个)。像这样，不在主通路5的中心侧设置排出口，而具备沿着绕主通路5的中心轴线的圆周的、呈长孔形状的排出口14，从而使不成为涡流10a的主通路5的中心轴线周边的流体即中心流13a在排出室13与沿着圆锥部10的内壁被加速后的主涡流10a碰撞，由此能够从排出口14排出更均匀的微细气泡的气液。

接下来，说明实验例和比较例的气液混合试验。

在实验例的气液混合试验中，采用实施例的气液混合装置A，观察从排出口14排出的排出流。另一方面，在比较例的气液混合试验中，采用在实施例的气液混合装置A中不具备突状部11的气液混合装置，观察从排出口14排出的排出流。其结果，在实验例的气液混合试验中，确认了在排出流中含有0.1mm以下的均匀的微细气泡。相对于此，在比较例的气液混合试验中，确认了在排出流中除0.1mm以下的微细气泡之外还包含1mm左右的气泡。

另外，在本实用新型中，不限于上述实施例，能够根据目的、用途做成在本实用新型的范围内进行了各种变更的实施例。即，在上述实施例中，例示了使突状部11在圆锥部10的内壁上立起的形态，但并不限定于此，例如，如图11所示，也可以在形成主通路5的内壁，在比圆锥部10靠下游侧的位置(具体而言，形成排出室13的内壁)设置突状部11。在该情况下，例如，突状部11也可以在主通路5的内壁设置在包括圆锥部10和比圆锥部10靠下游侧的位置的范围。

另外，在上述实施例中，例示了具备从圆锥部10的内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而变高的直线状的突出端缘的突状部11，但并不限定于此，例如也可以设为具备从圆锥部10的内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而变高的台阶状或者弯曲状的突出端缘的突状部11。并且，例如，也可以设为从圆锥部10的内壁突出的突出高度恒定的突状部11。

并且，在上述实施例中，例示了在沿着主通路5的中心轴线的纵截面中在圆锥部10的内壁的总长的范围延伸的突状部11，但并不限定于此，例如也可以设为在沿着主通路5的中心轴线的纵截面中沿着圆锥部10的内壁的总长的一部分延伸的突状部11。

本实用新型的气液混合装置并不限定于上述记载的实施例的结构，也可以在不脱离所记载的技术方案的实用新型的本质的范围内适时变更其结构。

产业上的可利用性

本实用新型作为与气液混合相关的技术而被广泛利用，该气液混合例如在养殖、净化、清洗等各种各样的领域中被利用。

Claims (5)

1.一种气液混合装置，其是在供液体通过的主通路设有节流部和与该节流部的下游侧相连且朝向下游侧扩径的圆锥部的文丘里构造的气液混合装置，其特征在于，

所述节流部包括：第1节流部，其沿着所述主通路的中心轴线方向具有同样的内径；以及第2节流部，其与所述第1节流部的下游侧相连，并且，沿着所述主通路的中心轴线方向具有同样的内径，该第2节流部的内径比所述第1节流部的内径大，

该气液混合装置包括：

气体混入路，其用于相对于所述节流部从切线方向引入气体；以及

突状部，其设于形成所述主通路的内壁的比所述气体混入路靠下游侧的位置，沿所述主通路的中心轴线方向延伸。

2.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，

所述突状部设于形成所述圆锥部的内壁，并且形成为从该内壁突出的突出高度随着朝向下游侧去而变高。

3.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，

所述突状部设于形成所述主通路的内壁的比所述圆锥部靠下游侧的位置。

4.根据权利要求1所述的气液混合装置，其特征在于，

所述主通路在第1构件和接合于该第1构件的第2构件的范围内形成，

所述第1节流部形成为在所述第1构件的相对于所述第2构件接合的接合面侧开口，

所述第2节流部形成为在所述第2构件的相对于所述第1构件接合的接合面侧开口，

所述气体混入路在所述第1构件的相对于所述第2构件接合的接合面侧形成为槽状。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的气液混合装置，其特征在于，

该气液混合装置具备沿着绕所述主通路的中心轴线的圆周的、呈长孔形状的排出口。

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